高壓直流輸電(HVDC)作為一種新興的輸電技術,目前已經得到了廣泛的重視和應用。隨著“西電東送”和“全國聯網”戰略規劃的實施,我國將出現越來越多的直流輸電工程。主要介紹高壓直流輸電的特點,并且著重針對高壓直流電源控制系統的運行特點進行研究。
關鍵字:高壓輸電 [34篇] 直流輸電 [54篇] 控制系統 [54篇]
一、引言
利用高壓直流系統固有的快速、大范圍可控制的輸送電能的特點,可以借助交直流系統聯合調節的手段來提高與直流系統相連接的交流系統的運行穩定性。為了實現這一目的,必須在直流輸電系統主控制器上附加特殊的穩定控制器。文章基于此在介紹了高壓直流輸電的特點的基礎上對高壓直流電源控制系統的運行特點進行了研究。
2、對線路故障的自防護能力好。交流線路單相接地后,其消除過程一般約0.4-0.8s,加上重合閘時間,約0.6—1s恢復。直流線路單極接地,整流、逆變兩側晶閘管閥立即閉鎖,電壓降到零,迫使直流電流降到零,故障電弧熄滅不存在電流無法過零的困難,直流線路單極故障的恢復時間一般在0.2-0.35s內。若線路上發生的故障重合(對直流輸電系統為再啟動)過程中重燃,交流線路就三相跳閘了。直流輸電系統則可以用延長留待去游離時間及降壓方式來進行第二、第三次再啟動,創造線路消除故障、恢復正常運行的條件。對于單片絕緣子損壞,交流系統必然三相切除,直流系統則可降壓運行,而且大多能取得成功。
3、潮流和功率控制可實現自動化。交流輸電的潮流取決于 網絡 參數、發電機與負荷的運行方式,控制難度較大,需由值班人員調度。直流輸電系統的功率傳輸可全部自動控制。
4、對短路容量無影響。兩個電網以交流互聯時,將增加兩側系統的短路容量,有時會造成部分原有斷路器不能滿足遮斷容量要求而需要更換。如果兩電網以直流系統互聯(背靠背方式),無論哪里發生故障,在直流線路上增加的電流都是不大的,因此不會影響交流系統的斷路容量。
(二)高壓直流輸電控制方式。直流小方式調制控制;小方式調制的目的主要是阻尼一種或多種模態的振蕩,控制信號一般加于直流基本控制的電流指令環節。由于調制功率幅值不大的緣故,小方式調制無需兩端換流站之間的通信。直流大方式調制控制:大方式調制控制旨在擴展系統暫態穩定極限,從而保障系統在大擾動下的安全。控制作用點通常取為直流基本控制的功率直流環節。相對于小方式調制控制,大方式調制對直流功率改變幅度較大,作用時需要與對端換流站通信。有的大方式調制控制信號取為兩端交流系統的頻率偏差,這樣的控制器也可被稱為頻率調制控制器,因為由它的控制作用可以提高兩側交流系統的頻率穩定性。Y角調制:對于直流聯系的弱交流系統,直流功率調制的功效將大大削弱。假設整流側調制作用使得直流電流上升,由于直流電壓是由逆變側電壓控制環節以及換流站交流母線電壓決定的,隨著電流的上升逆變側無功功率的需求量將增加。該問題的一種解決方法是在逆變側引入Y角調制從而保障整流側功率調制的有效性。
四、結論
HVDC系統的基本控制在整流側基本采用恒定電流控制和α限制控制相結合的方式;逆變側多采用恒定熄弧角控制或恒定電壓控制,以保證系統獲得正常的直流電壓,也配合有特殊情況下的恒定電流控制。直流基本控制的環節眾多、控制過程相對較復雜。在這種基本控制的作用下的直流系統并不能直接提高整個交直流混合系統的穩定性,因此常常需要附加控制來拓展直流聯絡線的控制能力,以提高交流系統的動態性能。
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